Картинг. Физика движения 2
Картинг. Угол увода
Предельный угол увода зависит не только от конструкции карта, но и от коэффициента трения шин для картинга. Т.е от вида протектора, давления и ширины шины для картинга. Применяя в картинге широкие специальные шины, можно добиться наибольшего сцепления , но при малом угле увода.
Как уже отмечалось ранее, увод предшествует боковому заносу. И как раз из-за применения жестких низкопрофильных шин для картинга, скольжение (потеря сцепления) начинается неожиданно, как говорится, без симптомов. От картингиста требуется большой опыт и умение чувствовать поведения карта на виражах.При любом посещении картинг клуба можно понаблюдать за тем, как карт «держится» в поворотах в зависимости от состояния или вида шин.
Вернемся к физики картинга
На карт двигающиеся по дуге будет действовать центробежная сила , уравновешивать её будет сила реакции шин. Рассмотрим одно колесо, на которое естественно будет действовать не вся центробежная сила, а её часть. Сила реакции шины для картинга, перпендикулярна плоскости колеса, и ее можно представить в виде двух составляющих. Это сила сопротивление качению, направленная назад вдоль оси и сила F , которая будет уравновешивать центробежную силу.Если сила F окажется меньше центробежной силы, то угол увода превысит предельное значение и начнется занос. Если же центробежная сила станет меньше силы F (Части силы реакции колеса) То это вызовет уменьшение угла увода и вернет колеса в нормальную траекторию.
И получается, что если карт двигается в повороте со скорость при которой угол увода будет компенсирован углом поворота передних колес, то его центр тяжести будет двигаться по необходимой нам траектории, и не смотря на асимметричное положение, поворот будет правильным. Если мы увеличим скорость в вираже трассы для картинга, то вызовем скольжение, занос. И действие по выводу из заноса в этом случае, это уменьшение скорости до такой величины, при которой центробежная сила станет меньше силы F.
Картинг. Боковой занос
Многие считают, что правильно выполнить поворот в картинге можно только с боковым заносом. Особенно часто этому заблуждению подвергнуты новички-любители в картинг-клубе, где без должной подготовки многие едут по принципу « как могу». Но все в точности наоборот, боковой занос опасен и весьма нежелателен в картинге.
Он начинается, когда сила сцепления шин карта с поверхностью трассы для картинга меньше, чем центробежная сила возникающая при движении на вираже. Незначительное скольжение в картинге мы всегда в состоянии прекратить. И правильные действия для преодоления скольжения задней оси – это установить передние колеса в положение, при котором они продолжат катиться по траектории, по которой они должны были катиться при отсутствии скольжения. Если такое противодействие не даст результата, то карт может начать вращаться вокруг вертикальной оси и им управлять им будет невозможно.Действия по выходу из заноса нельзя выполнять слишком резко. Велика опасность заноса задней части карта уже в противоположную сторону. И тогда передние колеса придется повернуть в туже сторону. Отрицательное или положительное резкое ускорение карта также может привезти к увеличению скольжения и занос станет неуправляемым. Поэтому в картинге не следует тормозить или разгоняться при заносе.
Опытный картингист всегда знает грань начала скольжения, на данной дороге и в данных условиях. Для оценки он использует скорость карта. И немедленное прекращение скольжения зависит от его умений. Скольжение необходимо устранять в самом начале, путем точного противодействия рулем. И особенно обратить внимание на соответствии скорости карта условиям трассы для картинга. Овладев приемами преодоления скольжения, картингист сможет безошибочно управлять картом, а это является первым условием для победы в соревнованиях по картингу.
Необходимо отрабатывать способы преодоления скольжения на тренировках по картингу, преднамеренно вводя карт в занос.
Картинг. Физика движения
Движение в повороте
В ходе тренировок на трассе для картинга гонщик приобретает опыт прохождения поворотов с наибольшей скоростью. Но для большей эффективности стоит понять физику движения, т.е. рассмотреть системы сил, которые действуют на машину при движении в повороте.
Итак начнем, условия: картинг, скорость.
Карт двигается в вираже, скорость небольшая и центробежная сила также мала, практически ноль. Передние колеса повернуты на некий равный угол. Центр массы спортивной машины двигается по дуге с бОльщим радиусом, чем дуга поворота. Передние колеса также описывают дугу с бОльшим радиусом, чем радиусы от задних колес.Увеличиваем скорость прохождения поворота на карте,появляется центробежная сила и карт начинает двигаться уже ассиметрично по отношению к той траектории что мы рассмотрели выше, но пока без бокового заноса.Это и есть увод. Думаю он многим знаком после первого же посещения картинг-клуба. А геометрически, это угол между направлением движения и плоскостью заднего колеса.
Когда карт движется без увода он поворачивается относительно теоретического центра. Как только появляется увод, этот центр вращения смещается и перестает иметь физическое значение, при этом относительно карта его положение сохраняется. Центр масс карта поворачивается вокруг уже нового цента вращения, который занял место теоретического центра.При большой скорости в повороте плоскости задних колес будут смещены от направления на некоторый угол, а плоскости передних на этот угол и плюс еще добавляется угол поворота колес. При движении с уводом карт проворачивается относительно вертикальной оси проходящей через центр масс. И в итоге передние колеса располагаются ближе к внутреннему краю трассы для картинга, чем при скорости карта, когда увод отсутствует.
Профиль шины для картинга
Центробежная сила деформирует шину в поперечном направлении и тем самым вызывает увод карта. Величина увода зависит от характеристики шин для картинга. Многие автолюбители увлеченные тюнингом автомобилей знают, что применение низкопрофильных жестких шин способствует уменьшению увода автомобиля в сравнении с шинами с высоким профилем. Поэтому и в картинге применяются низкопрофильные шины.
Цетробежная сила, как мы рассмотрели раньше, вызывает увод карта, но так как низкопрофильные шины имеют большую жесткость и упругость возникает сила реакции реакции шины. Она действуют в направлении к центру дуги, которую описывает карт и перпендикулярна к плоскости его колеса. Её величина зависит от угла увода. Чем больше угол увода, тем больше сила реакции шины. Но значение силы реакции растет не бесконечно, а до момента достижения максимального угла увода, за которым уже начинается скольжение. Принято считать что максимальный угол увода в картинге равен 15-18 градусам.
Картинг. Торможение
Как известно, торможение машины становится возможным благодаря силе трения между шиной и поверхностью дороги. Сила трения выражается произведением веса карта, приходящегося на тормозящие колеса, на коэффициент трения резины о поверхность трассы для картинга.
Если поверхность под всеми колесами имеет одинаковый вид, состояние и протектор шин одинаков, то и коэффициент трения равный у всех колес карта. Но если мы изменим нагрузку на колеса (колесо), то мы изменим и силу трения.
Известно, что длина тормозного пути увеличивается пропорционально квадрату скорости.
И зависимость очень важно помнить! При увеличении скорости начала торможения в два раза, тормозной путь возрастет в четыре раза! При увеличении в три раза, мы получим тормозной путь в девять раз больший!
Распространённое заблуждение: минимальный тормозной путь достигается при полной неподвижности колес. Но при скольжении на заблокированный колесах коэффициент уменьшается на 15 %. То есть эффективное торможение возможно лишь на грани скольжения колес. Более того, подобный прием позволит избежать нам бокового заноса, в следствии разной заторможенности колес.
Реализация на практике этого способа, требует большего опыта в картинге. Очень трудно определить границу между качение и скольжение, особенно на мокрой, скользкой или неоднородной поверхности трассы для картинга. Некоторые спортсмены используют прерывистое нажатие на педаль тормоза с большой частотой, колеса карта затормаживаются лишь на короткий промежуток и карт не теряет управления.
Картинг. Торможение в поворотах
Избегайте торможения на поворотах. Сцепление шин с трассой для картинга противодействует центробежной силе, выбрасывающее карт наружу поворота. При торможении используется часть сцепления шин с трассой, и этой части может не хватить, что немедленно приведет к боковому заносу. Исправить его будет трудно. И в результате скорость на повороте без торможения всегда выше.
Также помним, что если передние колеса заблокированы, то их поворот не приведет к изменению направления движения, карт перестанет реагировать на руль. Необходимо уменьшить усилие на педаль тормоза и управление вернется.
При резком торможении у передних колес может появляется тенденция к самопроизвольному повороту, вызвано это разницей в силах торможения колес из-за различного сцепления шин с поверхностью трассы для картинга или неравномерной работы тормозных механизмов.
Перед входом в поворот, необходимо безошибочно определять точку начала торможения.
Важно сбросить скорость до потребной для данного поворота точно перед входом в поворот и не метром раньше.
Ошибки, возникающие на этапом этапе, это либо слишком раннее торможение при небольшой скорости, либо торможение с опоздание на больших скоростях. Всё это возникает из-за неспособности правильно оценить расстояние до поворота. Важно помнить, что тормозной путь карта имеет квадратичную зависимость от скорости.
Картингист должен продолжительно тренироваться в различных условиях трассы прежде чем научится определять точку начала торможения.
Точных способов определения нет, только практика. Если начинаем торможение слишком рано, то уменьшим среднюю скорость. Если же опоздаем с моментом начала торможения, то возможно не удержимся в повороте и потеряем шансы на победу.
Особенно важна правильная оценка начала торможения для картов с тормозными механизмами лишь на задних колесах. Существенно возрастает вероятность бокового заноса увеличивается тормозной путь. Не стоит резко тормозить на неровной поверхности трассы для картинга. Разгруженное колесо мгновенно тормозится, а новый контакт с трассой уже заблокированного колеса может привести к изменения траектории движения.
Картинг. Ускорение
Карты-это спортивные машины особого рода. Он легкие, имеют большую мощность двигателя, но дифференциального механизма нет. Благодаря специальным шинам с высоким сцеплением, карт может полностью использовать возможности двигателя и двигаться с большим ускорение без скольжения. Управляя дроссельной заслонкой карбюратора (газом), гонщик должен это учитывать.Карт имеет превосходное отношение массы к мощности двигателя. И чем класс карта выше, тем это преимущество больше. Иногда даже превосходя соотношение вес-мощность спортивных машин других гоночных формул (категорий). Добавим к этому меньшее лобовое сопротивление, меньшее сопротивление трения качения и мы уже можем представить ходовые возможности этой машины.
При резком старте и ускорениях на низших передачах крутящий момент колес значительно больше силы трения колес и поверхности трассы для картинга,что приводит к пробуксовке ведущих колес. Иногда это полезно, но при отсутствии опыта вызывает неудобство и может быть опасным
При прямолинейном движении по грязной или мокрой трассе для картинга резкое нажатие на педаль «газа» (при низкой передаче) приведет к заносу задней части карта. Для компенсации этого, и выдерживания направления движения, необходимо одновременно подруливать передними колесами.
В картинге, при интенсивном ускорении, любой резкий маневр может усилить боковой занос, что в конечно итоге приведет к неконтролируемому вращению машины вокруг вертикальной оси. И особого внимания требуют ускорения на виражах. Нельзя допускать чрезмерную мощность двигателя. Оценивайте условия трассы картинга. Также необходимо учитывать, что у карта нет дифференциала. И в повороте одно из ведущих колес всегда проскальзывает т.е. вероятность заноса увеличивается. Но и это же скольжение, в следствии ускорения на повороте, упрощает движение по траектории поворота.
Иногда может возникнуть необходимость развернуться на 180° на ограниченном участке трассы для картинга и избыток крутящего момента на задних колесах при резком увеличении частоты вращения двигателя поможет искусственно вызвать пробуксовку задних колес и занос задней оси. Также такие действия помогут, если не хватает угла поворота передних колес
На скользкой трассе занос может произойти при резком сбросе “газа». Для сохранения контроля можно слегка поддать «газку» или выжать сцепление.
Всем этим приемам вождения можно потренироваться в картинг клубах, а при желании и сделать картинг своими руками, чертежи уже появились на сайте.